奥素科技:摸着芯片过生命科学的河
马汉彬在2014年获得英国剑桥大学电子工程博士学位,研究方向为基于薄膜电子技术的生物传感器。薄膜电子技术通常用于包含笔记本电脑、手机显示屏及液晶电视等的平板显示行业,已经高度成熟的消费电子领域是该专业的理想选择。
但马汉彬却选择了一条更为早期,也更为艰难的道路——将基于薄膜工艺的半导体技术用于生命科学领域,研发生物芯片。
“选择应用方向时,我和导师聊了很久。半导体技术在消费电子领域的应用已经很普遍,受益于半导体技术,消费电子行业迭代极快,甚至可以说,半导体技术的能量在消费电子市场已经过剩。我希望把这种高精尖的技术应用到对人类社会发展更有益的领域中,生命科学就是一个还没有充分享受到半导体技术红利的领域。”马汉彬表示。
在生命科学领域,随着研究的深入,科学家对于精细要求不断提高,比如单分子水平的检测方法,单细胞尺度的功能研究以及更复杂的系统间相互作用。而另外一方面,传统实验室场景却仍然大同小异——架子上堆满瓶瓶罐罐,放着不同的试剂和样本,实验室人员每天的基本工作就是用移液枪,将各种试剂按照配方混合,进行反应——科研工作者不仅要进行烧脑的思考设计,同时也要执行繁琐的体力劳动。
“传统实验过程繁琐、耗时、成本高。我们认为,半导体技术会是革新生命科学领域的利器,可以将半导体过剩的能量转移到生命科学领域,同时提供一些传统实验工作不能满足的性能。”
故此,马汉彬创立了奥素科技。公司基于薄膜电子技术开发的数字微流控平台,可以满足在单个微生物、细胞和分子水平进行高通量筛选、发现和功能研究等需求,在二维平面上并行生成大规模含有生物样本的数字微滴,进行实时检测表征,并有能力对任意兴趣液滴并行持续操控,用于基础生命科学研究、细胞疗法开发、抗体疗法、合成生物学等场景。
回忆起创业经历,马汉彬总结为“幸运”。
马汉彬2014年获得英国剑桥大学电子工程博士学位,研究方向为基于薄膜电子技术的半导体技术。薄膜电子技术属于新型半导体技术,成本低,可制作的面积大,且中国在薄膜电子产能和技术积累上都已经处于全球领先地位。
博士毕业后,马汉彬参与了剑桥大学与中科院苏州医工所的国际合作项目,利用薄膜电子技术进行数字化的生物样本精准操控,完成了原始技术积累。
2017年,在针对剑桥大学研究人员的一个创业大赛中,马汉彬的生物样本精准操控项目斩获了第一名,获得投资方青睐,完成天使轮融资,继而成立了ACXEL。2020年,马汉彬将重心转移到中国,成立了奥素科技。
之后,奥素科技接连获得多家投资机构青睐,完成了两轮融资,融资方包括线性资本、高瓴创投、碧桂园创投、同创伟业、启明创投等明星机构。
事实上,没有不请而来的幸运,奥素科技迅速发展的背后支撑,来源于数字化的生物样本精准操控技术的广阔前景。
高通量、并行、精准的样本操控始终是生命科学领域研究者孜孜以求的目标。
马汉彬解释道:“大家都知道,世上没有两片完全相同的树叶,比如在抗体发现过程中,科学家需要从成千上万个B细胞,找出符合需求的那些个细胞。这时,精准、高通量、并行的液滴操控便是实现它的利器。”
而传统实验室想要做到高通量、并行、精准,需要付出巨大的人力、时间和资金成本。近年,微流控成了生命科学领域备受瞩目的技术。奥素科技正在利用薄膜电子技术开发数字微流控平台,将单位反应体积大幅度缩小,让庞大的实验室缩小到一张芯片上,实现高度智能化、自动化,以及高通量的精准液滴操控。
最近10年,微流控技术在生物技术领域的应用已经较为成熟。其中,最成功的案例莫过于Bio-Rad依托微流控平台研发数字PCR芯片,实现核酸绝对定量检测;10X Genomics利用类似的油包水方式,生成单个细胞样本进行建库,在单细胞测序市场拥有90%的市场占有率。
难以大规模生产,良品率不足是微流控技术存在普遍痛点。而奥素科技数字微流控平台的显著优势在于,只需要对用在显示行业的平板制造技术做很小的改动,利用已经实现规模量产的生产线,就可以对数字微流控平台进行快速开发,保证大批量生产、良品率和可控的成本。
奥素科技开发的数字微流控平台介质上的电润湿、薄膜晶体管和显示平板技术相结合,利用电场和程序化的驱动电信号来控制表面张力和移动液滴,阵列式芯片已做到256x256,可同时实现高通量、并行和精确的离散微液滴操控,弥补了传统微流控技术只能生成、操控较低分辨率液滴的缺陷。
“通俗来讲,奥素科技能够将生物样本、液体样本做到足够小,同时分成足够多的份数,实现对单细胞、单细菌、分子的精准操控和分选。”马汉彬表示。
“这相当于我们创造了一个铲子,可以去挖掘一个还没有被开采的矿山。”奥素科技已经在多个细分场景进行了验证,能够精准操控不同类型的细胞,有能力做到103数量级的单细胞并行操控、单液滴分选,还可以针对在芯片上生成的单细胞进行原位培养。
目前公司已经和多家客户在B细胞分选、合成生物学、单细胞组学等细分领域达成合作。
其中,在免疫细胞分选上,B细胞筛选是抗体药物开发中的关键环节,但现有的技术只能实现部分简单流程的自动化,奥素科技可以将复杂的免疫细胞分选全流程在芯片上实现,提高效率,减少人为操作带来的失误。
在单细胞组学应用上,单细胞测序行业这两年非常火,科学家、企业积攒了大量数据,但苦于没有合适的平台进行操控,数据的价值没有充分被挖掘,迫切需要一个并行且足够精准的单细胞操控平台,帮助进行单细胞研究。奥素科技已经实现单细胞的高效分选与精准富集,提高了实验效率、缩短了研发周期。
在抗体发现环节,如果交由CRO企业来做,大概需要10-12周,采用奥素科技的数字微流控平台实现全流程自动化,只需要5-7天。
马汉彬注意到,实验室自动化赛道日益火热,未来生命科学实验室一定是高度自动化,奥素科技正在为实验室自动化、智能化建设添砖加瓦。
接下来,奥素科技将持续进行技术迭代,产品打磨。“和众多客户接触下来,我们发现客户对数字微流控平台的未来的想象空间非常感兴趣,除了现有的应用场景外,客户还会蹦出很多新鲜的想法,我们会将数字微流控平台推向更多生命科学未知领域,未来只要是涉及精准液体操控,都能够看到我们技术平台的身影。”
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